燃气涡轮发动机中的流动套筒入口组件的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及与燃气涡轮发动机中的流动套筒相关联的入口组件，并且更特别地涉及包括多个重叠的管道的入口组件，该多个重叠的管道被布置成使得进入由流动套筒限定的空气流路的空气穿过相邻的管道之间的径向空间。
【背景技术】
[0002]在燃气涡轮发动机的操作期间，空气在压气机部中被加压接着与燃料混合并且在燃烧部中被燃烧以生成热的燃烧气体。在筒环形(can annular)燃气涡轮发动机中，燃烧部包括燃烧器装置(有时称作“筒”)的环形阵列，燃烧器装置每个将热的燃烧气体供给至发动机的涡轮部、在那里热的燃烧气体膨胀以从燃烧气体中提取能量以提供用于产生电力的输出动力。
【发明内容】
[0003]根据本发明的第一方面，在燃气涡轮发动机中提供一种燃烧器组件。燃烧器组件包括:衬套，限定了燃料与空气被混合并被燃烧以创建热的工作气体所在的燃烧区，热的工作气体大致在朝向发动机的涡轮部的第一方向上流过燃烧区；至少一个燃料喷射器，用于提供待在燃烧区中被燃烧的燃料；和流动套筒，位于从衬套径向向外的位置处。流动套筒的内表面限定了用于空气流路的外边界，在空气流路中待在燃烧区中被燃烧的空气大致在与第一方向相反的第二方向上流动。当空气到达在空气流路的端部处的燃烧器组件的头端部时，空气转向180度以大致在第一方向上流动到燃烧区内，在那里与燃料一起被燃烧。燃烧器组件进一步包括在径向上被定位在衬套与流动套筒之间的入口组件。入口组件限定了去往空气流路的入口并且包括多个重叠的管道，管道被布置成使得进入空气流路的空气通过相邻的管道之间的径向空间。
[0004]根据本发明的第二方面，在燃气涡轮发动机中提供一种燃烧器组件。燃烧器组件包括:衬套，限定了燃料与空气被混合并被燃烧以创建热的工作气体所在的燃烧区，热的工作气体大致在朝向发动机的涡轮部的第一方向上流过燃烧区；至少一个燃料喷射器，用于提供待在燃烧区中被燃烧的燃料；和流动套筒，位于从衬套径向向外的位置处。流动套筒的内表面限定了用于空气流路的外边界，在空气流路中待在燃烧区中被燃烧的空气大致在与第一方向相反的第二方向上流动。当空气到达在空气流路的端部处的燃烧器组件的头端部时，空气转向180度以大致在第一方向上流动到燃烧区内，在那里与燃料一起被燃烧。燃烧器组件进一步包括在径向上被定位在衬套与流动套筒之间的入口组件。入口组件限定了去往空气流路的入口并且包括多个重叠的同心管道，管道被联接到一起并且被布置成使得进入空气流路的空气通过相邻的管道之间的径向空间。
【附图说明】
[0005]虽然说明书利用特别指出并清楚地要求保护本发明的权利的权利要求得出结论，但是认为本发明将从结合附图进行的以下描述中更好地理解，其中同样的附图标记表示同样的元件，并且其中:
[0006]图1是燃气涡轮发动机中的燃烧部的一部分的示意性图示，示出了根据发明的一方面的与流动套筒相关联的入口组件；
[0007]图2是沿着图1中的线2-2截取的入口组件的示意性截面图；
[0008]图3是根据发明的另一实施例的可用于图2中图示出的入口组件的位置上的入口组件的示意性截面图；和
[0009]图4是根据发明的又一实施例的入口组件的一部分的示意性图示。
【具体实施方式】
[0010]在优选实施例的以下详细描述中，对形成其一部分并且其中通过图示的方式并不是通过限制的方式示出了可以实践发明的具体优选实施例的附图做出参考。应该理解的是，可以使用其他实施例并且可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下进行改变。
[0011]如将在这里详细讨论的，由本发明提供的燃烧器组件内的声损耗(acousticloss)的微调被认为增加燃气祸轮发动机的操作包线(operating envelope)，这可以允许发动机在提供较低排放的条件下操作。也就是，在燃烧器组件内造成的声损耗如果不能被修改、例如通过本发明被修改，则可能由于燃烧器组件内的大的压力振荡而禁止某些发动机操作条件，该操作条件可以是能够产生较低排放。然而，这样的操作条件能够利用本发明来实施。此外，位于与各燃烧器组件的流动套筒相关联的空气流路中或周围的燃烧器组件的部件的局部冷却能够通过本发明的实施例来提供，现在将对其进行描述。
[0012]参见图1，示出了用于在燃气涡轮发动机14的燃烧部12中使用的燃烧器组件10。图1中图示出的燃烧器组件10可以形成筒环形燃烧部12的一部分，该筒环形燃烧部可以包括与图1中图示出的并在这里描述的燃烧器组件相似的燃烧器组件10的环形阵列。发动机14大致可以是蒂莫西.A.福克斯等人(Timothy A.Fox et al.)在2010年3月25日公开的美国专利申请公开号N0.2010/0071377中描述的类型，该申请的整个公开通过引用合并于此。
[0013]燃烧器组件10被提供以使燃料与来自压气机部Cs(图1中示出压气机部Cs的相对于燃烧部12的大致位置)的压缩空气燃烧，以创建被提供至涡轮部Ts (图1中示出涡轮部1的相对于燃烧部12的大致位置)的热的工作气体，在那里工作气体膨胀以提供涡轮转子(未示出)的转动并且以提供可以用于产生电力的输出动力。
[0014]图1中图示出的燃烧器组件10包括经由盖板24被联接至发动机壳体22的流动套筒20、限定了燃料与压缩空气被混合并被燃烧以创建热的工作气体所在的燃烧区28的衬套26、被联接至衬套26用于将热的工作气体输送至涡轮部Ts的过渡导管31以及被提供以将燃料输送至燃烧区28内的燃料喷射系统30。
[0015]所示出的实施例中的流动套筒20包括限定了用于待输送至燃烧区28内的压缩空气流动所通过的空气流路32的外边界的大致筒状构件。如图1所示，流动套筒20从衬套26径向向外定位使得空气流路32被沿径向限定在流动套筒20与衬套26之间。流动套筒包括在燃烧器组件10的头端部10A处被附接至盖板24的第一端部20A和远离第一端部20A的在这里也称作轴向端部的第二端部20B。
[0016]在图示出的实施例中，燃料喷射系统30包括中央先导燃料喷射器34和围绕先导燃料喷射器34布置的主燃料喷射器36的环形阵列。然而，燃料喷射系统30可以在不脱离发明的精神和范围的情况下包括其他配置。先导燃料喷射器34和主燃料喷射器36在发动机14的操作期间各将燃料输送到燃烧区28内。
[0017]另外参见图2 (应该注意的是，为了清楚已经将包括了燃料喷射系统30的选择部件从图2中去除)，根据该实施例的燃烧器组件10进一步包括被定位成沿径向在衬套26与流动套筒20之间的入口组件40。入口组件40限定了去往空气流路32的入口，并且包括多个重叠的管道，在图1和图2中被图示为第一至第四管道42A至42D，这些管道被布置成使得进入空气流路32的空气穿过相邻的管道42A至42D之间的径向空间Rs。应该注意的是，衬套26与第四管道42D之间的空间可以限定出用于允许空气进入空气流路32内的附加空间 RS1°
[0018]如图1所示，管道42A至42D以轴向错开的模式布置使得各管道42A至42D的轴向端部44A至44D比各径向向外相邻的管道42A至42D的轴向端部44A至44D在轴向上朝向涡轮部Ts延伸得更远。也就是，从第一管道42A、即轴向最外侧管道开始并且渐进至第四管道42D、即轴向最内侧管道，各管道42A至42D的轴向端部44A至44D渐进地位于比前一(径向向外)管道42A至42D的轴向端部44A至44D更靠近涡轮部Ts。根据该实施例的各管道42A至42D的轴向端部44A至44D也比流动套筒20的轴向端部20B朝向涡轮部1^延伸得更远。此外，根据该实施例的整个第四管道42D、即径向最内侧管道直接从衬套26径向向外地定位。也就是，第四管道42D的被限定在第四管道42D的相反端部之间的长度L位于衬套26的上游端部26A与衬套26的下游端部26B之间，衬套26的下游端部26B如图1所示被联接至过渡导管31。
[0019]参见图2，根据该实施例的管道42A至42D相互同心并且经由跨越在管道42A至42D之间的多个径向支架46被联接到一起。应该注意的是，可以提供其他配置以实现将管道42A至42D联接在一起，其示例图示在图3中并且将在下面讨论。还应该注意的是，图1和图2中图示出的径向支架46是示例性的并且支架46可以具有任何配置并可以位于用于将管道42A至42D联接到一起的任何合适的位置。
[0020]在发动机14的操作期间，来自压气机部Cs的压缩空气通过在入口组件40的管道42A至42D之间限定的径向空间Rs并通过在第四管道42D与衬套26之间的附加空间Rsi进入空气流路32。迫使空气在其路径之中穿过入口组件40到空气流路32被认为实现通过压缩空气的进入空气流路32内的进入、即通过改变去往空气流路32的入口处的声学边界条件引起的在空气流路32的入口处造成的声损耗的修改。
[0021]也就是，根据本发明的一方面，管道42A至42D的数量、优选至少三个，它们的长度L、在相邻管道42A至42D之间的径向空间Rs的径向高度以及管道重叠L ω(参见图1)的长度中的一个或多个可以被选择以微调由入口组件40提供的声损耗。例如，改变管道42Α至42D的数量、它们的长度L、在相邻管道42Α至42D之间的径向空间Rs的径向高度以及管道重叠Lro的长度中的任何一个或多个将导致存在于燃烧器组件10内的纵向声驻波(longitudinal standing acoustic wave)的特性上的相应改变。因此，这些纵向声驻波的特性可以通过改变入口组件40的配置而根据希望进行修改。
[0022]如上面提到的，由压缩空气的通过入口组件40进入到空气流路32内